NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ 3D ĐỂ DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ VÙNG ĐÔNG NAM BỘ VÀ THỬ NGHIỆM BIỂU DIỄN KẾT QUẢ TRÊN WEB

NGUYỄN THANH NGÂNNGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ 3D ĐỂ DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ VÙNG ĐÔNG NAM BỘ VÀ THỬ NGHIỆM BIỂU DIỄN KẾT QUẢ TRÊN WEB Chuyên ngành : Quản Lý Môi T

Trang 1

NGUYỄN THANH NGÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ 3D ĐỂ DỰ BÁO CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ VÙNG ĐÔNG NAM BỘ VÀ

THỬ NGHIỆM BIỂU DIỄN KẾT QUẢ TRÊN WEB

Chuyên ngành : Quản Lý Môi Trường

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2012

Trang 2

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS LÊ HOÀNG NGHIÊM.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1 PGS.TS NGUYỄN PHƯỚC DÂN (Chủ tịch Hội đồng).

2 PGS.TSKH BÙI TÁ LONG.

3 TS HỒ QUỐC BẰNG.

4 TS VÕ LÊ PHÚ (Đọc nhận xét thay cho TS LÊ HOÀNG NGHIÊM).

5 TS HÀ DƯƠNG XUÂN BẢO.

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Trang 3

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN THANH NGÂN MSHV: 10260579.

Ngày tháng năm sinh: 18/04/1987 Nơi sinh: TP.Hồ Chí Minh Chuyên ngành: Quản Lý Môi Trường Mã số: 60 85 10.

I TÊN ĐỀ TÀI

Nghiên cứu ứng dụng mô hình chất lượng không khí 3D để dự báo chất lượng không khí vùng Đông Nam Bộ và thử nghiệm biểu diễn kết quả trên web.

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

Đề tài được chia thành tám nội dung nghiên cứu chính (sau khi đã được sự góp ý của Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ):

- Nội dung 1: thu thập và tổng hợp dữ liệu quan trắc về KT, CLKK của

KVNC

- Nội dung 2: thu thập và tổng hợp dữ liệu KT và dữ liệu phát thải làm dữ liệu

đầu vào cho các mô hình KT và CLKK

- Nội dung 3: cài đặt và vận hành các mô hình KT và mô hình CLKK để tính

toán các yếu tố KT và nồng độ các chất gây ô nhiễm tại KVNC

- Nội dung 4: hiệu chỉnh các mô hình KT và các mô hình CLKK, xử lý dữ liệu

đầu ra, xuất kết quả tính toán từ các mô hình trên

- Nội dung 5: so sánh và nhận xét kết quả tính toán từ các mô hình KT và các

mô hình CLKK

- Nội dung 6: tính giá trị AQI dựa vào các kết quả tính nồng độ các chất CO,

NO, NO2, O3, SO2 từ các mô hình CLKK

Trang 4

- Nội dung 8: xây dựng trang web “Dự báo Chất lượng không khí vùng Đông

Nam Bộ” để biểu diễn kết quả dự báo CLKK từ các mô hình CLKK

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG

Trang 5

LỜI CẢM ƠN

Ở trang đầu tiên của luận văn, tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất của mình đến với gia đình, thầy cô, các anh chị đồng nghiệp và các bạn cùng khóa – những người

đã luôn động viên, giúp đỡ, hỗ trợ và khích lệ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.

- Trước tiên, con xin cám ơn mọi người trong gia đình mình đã luôn đùm bọc, yêu thương,

là chỗ dựa tinh thần vững chắc cho con và sẵn sàng giúp đỡ, hỗ trợ con khi cần thiết Con xin cám ơn ba mẹ đã đã luôn tin tưởng vào những điều con lựa chọn, tạo mọi điều kiện tốt nhất để con có thể tập trung vào việc học Con cũng xin cám ơn dì Năm và dượng Năm đã luôn định hướng, hỗ trợ và giúp đỡ con trong suốt ba năm học tập và làm việc vừa qua.

- Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Hoàng Nghiêm đã luôn tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức bổ ích, những kinh nghiệm quý báu cũng như tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành luận văn này.

- Em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Kỳ Phùng, cô Nguyễn Thị Bảy, thầy Hà Quang Hải, thầy Trần Tuấn Tú, cô Dương Thị Thúy Nga đã tận tình truyền đạt và chỉ dạy, giúp

em có được một nền tảng kiến thức vững vàng trong lĩnh vực mô hình hóa và GIS.

- Em xin chân thành cảm ơn thầy Hà Dương Xuân Bảo, thầy Tống Thanh Danh, cô Nguyễn Thị Vân Hà, thầy Trần Hoàng Hảo, thầy Nguyễn Việt Kỳ, thầy Nguyễn Tấn Phong, cô Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh, thầy Phùng Chí Sỹ, thầy Bùi Xuân Thành, thầy Phan Xuân Thạnh, cô Lê Thị Hồng Trân, thầy Lê Văn Trung, thầy Nguyễn Đình Tứ, thầy Dương Nguyên Vũ đã tận tình truyền đạt những kiến thức chuyên môn bổ ích và cần thiết, giúp em

có thể phát triển kỹ năng nghề nghiệp của mình trong tương lai.

- Em xin chân thành cám ơn thầy Lưu Đình Hiệp, anh Thiều Quang Hà, anh Lý Trung Trí Dũng và các anh chị đồng nghiệp tại Trung tâm DITAGIS đã tận tình hỗ trợ về mặt thời gian làm luận văn và nơi làm việc, tạo điều kiện tốt nhất để em hoàn thành luận văn này.

- Em xin chân thành cảm ơn chị Lê Thị Thùy Linh, chị Nguyễn Trúc Kim Uyên, chị Đỗ Thị Vân, chị Trần Thị Vương đã tận tình góp ý, giải đáp thắc mắc, giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn này.

- Cuối cùng, tôi xin cám ơn bạn Đỗ Minh Tiến đã luôn động viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này Tôi cũng xin cảm ơn các anh chị và các bạn học viên lớp cao học QLMT các khóa 2008, 2009, 2010 đã quan tâm giúp đỡ tôi trong thời gian học.

TP.Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 09 năm 2012.

Tác giả

Trang 6

TÓM TẮT

Vùng Đông Nam Bộ là một trong những trung tâm kinh tế – xã hội quan trọng bậc nhất của miền Nam Việt Nam Trong những năm gần đây, vùng Đông Nam Bộ đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm không khí hết sức trầm trọng Sự ô nhiễm không khí này đã làm cho sức khỏe người dân trong vùng giảm sút nghiêm trọng Chính vì lý do đó, nghiên cứu này được thực hiện nhằm dự báo chất lượng không khí và xây dựng một trang web thông tin chất lượng không khí cho vùng Đông Nam Bộ, giúp người dân vùng này có thể chủ động phòng tránh các tác động của sự ô nhiễm không khí đến sức khỏe bản thân

Nghiên cứu này sử dụng bốn hệ thống mô hình khí tượng-chất lượng không khí quang hóa 3D để tính nồng độ của năm chất gây ô nhiễm: CO, NO, NO2, O3, SO2 Để tính toán các yếu tố khí tượng, tác giả sử dụng hai mô hình khí tượng MM5 và WRF (UCAR)

Để tính toán nồng độ các chất gây ô nhiễm, tác giả sử dụng hai mô hình quang hóa CMAQ (CMAS) và CHIMERE (IPSL/LMD) Dữ liệu đầu vào của các hệ thống mô hình này được thu thập từ ba nguồn chính sau: dữ liệu địa hình đầu vào của USGS, dữ liệu khí tượng đầu vào của UCAR và dữ liệu phát thải đầu vào của CGRER và GEIA

Quá trình nghiên cứu được chia làm bốn bước: mô phỏng, dự báo, tính Chỉ số Chất lượng Không khí (AQI) và xây dựng trang web Các kết quả từ quá trình mô phỏng nồng

độ O3 giúp tác giả xác định được hệ thống mô hình WRF-CMAQ là hệ thống mô hình phù hợp để dự báo chất lượng không khí tại khu vực nghiên cứu (KVNC) Quá trình dự báo được thực hiện trong thời đoạn từ 16 đến 28 tháng 2 năm 2012 tại KVNC, với độ phân giải

ô lưới là 11,1 km (6 phút) Giá trị nồng độ các chất gây ô nhiễm từ quá trình dự báo được

sử dụng để tính AQI theo giờ Các kết quả tính AQI theo giờ chỉ ra khu vực nội thành thành phố Hồ Chí Minh là khu vực thường xuyên có giá trị AQI theo giờ cao hơn so với các khu vực khác tại KVNC Ngoài ra, các kết quả tính AQI theo giờ còn xác định được khoảng thời gian 10:00-14:00 và 19:00-23:00 trong ngày là hai khoảng thời gian có giá trị AQI theo giờ tại các vị trí khảo sát cao nhất Các kết quả tính AQI theo giờ này được chuyển thành các bản đồ AQI và các đồ thị AQI bằng các công cụ GIS Các bản đồ AQI và

đồ thị AQI được biểu diễn trên trang web “Dự báo chất lượng không khí vùng Đông Nam Bộ” xây dựng trên nền tảng Joomla 2.5

Trang 7

Southeast Region of Vietnam is one of the most important economic-social centers

of Southern Vietnam In recent years, this area is faced with the serious status of air pollution The air pollution has made the health of the people in this area decline significantly For that reason, this study is conducted to forecast air quality level and build

an air quality information website for Southeast Region of Vietnam, help people in this area actively prevent the effects of air pollution on their health

This research uses four 3D meteorological-photochemical modeling systems to calculate the concentration of five pollutants: CO, NO, NO2, O3, SO2 To calculate the meteorological factors, the author uses two meteorological models MM5 and WRF (UCAR) To calculate the concentration of the pollutants that is mentioned above, the author uses two photochemical model CMAQ (CMAS) and CHIMERE (IPSL/LMD) The input data for these modeling systems is collected from three main sources: the terrain input data from USGS, the meteorological input data from UCAR, the emission input data from CGRER and GEIA

Research process is divided into four steps: simulation, forecasting, hourly Air Quality Index (AQI) calculation and website construction The results from the O3 concentration simulation process show that the WRF-CMAQ modeling system is the suitable modeling system to forecast air quality at the study area The forecasting process has been done in the period from 16th to 28th February 2012, with grid cell resolution 11.1

km (6 minutes) The concentration values of pollutants from the forecasting process are used to calculate the hourly AQI at the study area The results of hourly AQI calculation process point out the urban area of Ho Chi Minh City is the area that often has the hourly AQI values higher than other areas of the study area In addition, the results of hourly AQI calculation process also show that 10:00-14:00 and 19:00-23:00 are two periods of day that the sampler locations have highest hourly AQI values The results of hourly AQI calculation process are converted to the AQI maps and AQI plots by GIS tools These AQI maps and AQI plots are displayed on the “Air Quality Forecast for Southeast Region of Vietnam” website which is built on Joomla 2.5 platform

Trang 8

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ

Tôi tên là Nguyễn Thanh Ngân, học viên cao học chuyên ngành Quản Lý Môi Trường khóa 2010, mã số học viên 10260579, tôi xin cam đoan: luận văn tốt nghiệp cao học “Nghiên cứu ứng dụng mô hình chất lượng không khí 3D để dự báo chất lượng không khí vùng Đông Nam Bộ và thử nghiệm biểu diễn kết quả trên web” là công trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Lê Hoàng Nghiêm

Các dữ liệu, hình ảnh, số liệu và thông tin tham khảo trong luận văn này được thu thập từ những nguồn đáng tin cậy, đã qua kiểm chứng, được công bố rộng rãi và đã được tôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần Tài Liệu Tham Khảo Các bản đồ, đồ thị, số liệu tính toán và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là do tôi thực hiện một cách nghiêm túc, trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác

Tôi xin được lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này

TP.Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 09 năm 2012

Tác giả

Trang 9

MỤC LỤC

NHI M V LU N V N TH C S Ệ Ụ Ậ Ă Ạ Ĩ i

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

ABSTRACT iii

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG x

DANH MỤC BIỂU ĐỒ xv

DANH MỤC HÌNH ẢNH xxii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xxvii

CHƯƠNG I 1

GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1

1.4.1 Đố ượ i t ng nghiên c u ứ 3

1.4.2 Khu v c nghiên c u ự ứ 4

1.6.1 Ý ngh a khoa h c ĩ ọ 5

1.6.2 Ý ngh a th c ti n ĩ ự ễ 6

CHƯƠNG II 8

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 8

2.1 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 8

2.1.1 Khái ni m ô nhi m môi tr ệ ễ ườ ng không khí 8

2.1.2 Ngu n gây ô nhi m môi tr ồ ễ ườ ng không khí 9

2.1.3 Phân lo i các ch t gây ô nhi m môi tr ạ ấ ễ ườ ng không khí 11

2.1.4 Gi i thi u s l ớ ệ ơ ượ c n m ch t s kh o sát ă ấ ẽ ả 12

2.2.1 Ch s AQI theo U.S EPA ỉ ố 19

2.2.2 Ch s AQI c a Quy t đ nh 878/Q -TCMT ỉ ố ủ ế ị Đ 23

2.3.1 Khái ni m v mô hình khí t ệ ề ượ ng 26

2.3.2 L ướ i tính mô hình khí t ượ ng 27

2.3.3 Các ph ươ ng trình chuy n đ ng trong mô hình khí t ể ộ ượ ng 27

2.3.4 Ph ươ ng pháp tính c a mô hình khí t ủ ượ ng 28

2.3.5 D li u đ u vào mô hình khí t ữ ệ ầ ượ ng 29

Trang 10

2.3.6 Mô hình PSU/NCAR mesoscale model 5 (MM5) 29

2.3.7 Mô hình Weather Research and Forecasting (WRF) 30

2.4.1 Gi i thi u v mô hình ch t l ớ ệ ề ấ ượ ng không khí 31

2.4.2 Mô hình quang hóa 32

2.4.3 L ướ i tính mô hình quang hóa 42

2.4.4 C ch ph n ng c a mô hình quang hóa ơ ế ả ứ ủ 42

2.4.5 D li u đ u vào c a mô hình quang hóa ữ ệ ầ ủ 45

2.4.6 Mô hình Community Multiscale Air Quality Model (CMAQ) 45

2.4.7 Mô hình Chemistry-transport Multiscale Model (CHIMERE) 46

CHƯƠNG III 48

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48

3.1.1 Tình hình nghiên c u trên th gi i ứ ế ớ 48

3.1.2 Tình hình nghiên c u t i Vi t Nam ứ ạ ệ 52

3.3.1 Ph ươ ng pháp kh o sát th c đ a và thu th p d li u ả ự ị ậ ữ ệ 56

3.3.2 Ph ươ ng pháp t ng h p và phân tích d li u ổ ợ ữ ệ 56

3.3.3 Ph ươ ng pháp th ng kê và x lý s li u ố ử ố ệ 56

3.3.4 Ph ươ ng pháp mô hình hóa 57

3.3.5 Ph ươ ng pháp ng d ng GIS ứ ụ 57

3.3.6 Ph ươ ng pháp xây d ng trang web đ bi u di n k t qu d báo ự ể ể ễ ế ả ự 58

3.3.7 Ph ươ ng pháp tham kh o ý ki n chuyên gia ả ế 58

3.4.1 Nhóm ph n m m th ng kê – tính toán – x lý s li u ầ ề ố ử ố ệ 58

3.4.2 Nhóm ph n m m so n th o và x lý v n b n ầ ề ạ ả ử ă ả 59

3.4.3 Nhóm ph n m m mô hình hóa KT ầ ề 60

3.4.4 Nhóm ph n m m mô hình hóa CLKK ầ ề 60

3.4.5 Nhóm ph n m m H th ng Thông tin a lý (GIS) ầ ề ệ ố Đị 62

3.4.6 Nhóm ph n m m thi t k và l p trình web ầ ề ế ế ậ 62

CHƯƠNG IV 64

KẾT QUẢ CHẠY MÔ PHỎNG CÁC HỆ THỐNG 64

MÔ HÌNH KT-CLKK 3D 64

4.1 CHẠY MÔ PHỎNG CÁC MÔ HÌNH KT 64

4.1.1 Mi n tính và th i đo n ch y mô ph ng c a các mô hình KT ề ờ ạ ạ ỏ ủ 64

4.1.2 D li u đ u vào c a các mô hình KT ữ ệ ầ ủ 66

4.1.3 Quy trình ch y mô ph ng các mô hình KT ạ ỏ 69

Trang 11

4.1.4 K t qu ch y mô ph ng các mô hình KT ế ả ạ ỏ 70

4.1.5 So sánh k t qu v i d li u quan tr c ế ả ớ ữ ệ ắ 84

4.1.6 Hi u ch nh các mô hình KT và x lý k t qu ệ ỉ ử ế ả 87

4.2 CHẠY MÔ PHỎNG CÁC MÔ HÌNH CLKK 88

4.2.1 Mi n tính và các th i đo n ch y mô ph ng c a các mô hình CLKK ề ờ ạ ạ ỏ ủ 88

4.2.2 D li u đ u vào c a các mô hình CLKK ữ ệ ầ ủ 89

4.2.3 Quy trình ch y các mô hình CLKK ạ 93

4.2.4 K t qu ch y mô ph ng các mô hình CLKK ế ả ạ ỏ 94

4.2.5 So sánh k t qu n ng đ O3 v i d li u quan tr c ế ả ồ ộ ớ ữ ệ ắ 103

4.2.6 Hi u ch nh các mô hình CLKK và x lý k t qu ệ ỉ ử ế ả 111

CHƯƠNG V 113

KẾT QUẢ CHẠY DỰ BÁO CÁC HỆ THỐNG 113

5.1 CHẠY DỰ BÁO CÁC MÔ HÌNH KT 113

5.1.1 Mi n tính và th i đo n ch y d báo c a các mô hình KT ề ờ ạ ạ ự ủ 113

5.1.3 Quy trình ch y d báo các mô hình KT ạ ự 115

5.1.4 K t qu ch y d báo các mô hình KT ế ả ạ ự 116

5.2 CHẠY DỰ BÁO CÁC MÔ HÌNH CLKK 123

5.2.1 Mi n tính và th i đo n ch y d báo c a các mô hình CLKK ề ờ ạ ạ ự ủ 123

5.2.3 Quy trình ch y d báo các mô hình CLKK ạ ự 125

5.2.4 K t qu ch y d báo các mô hình CLKK ế ả ạ ự 126

CHƯƠNG VI 136

TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ TỪ KẾT 136

QUẢ DỰ BÁO VÀ XÂY DỰNG TRANG WEB DỰ 136

BÁO CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ CHO 136

KHU VỰC NGHIÊN CỨU 136

6.1 TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ 136

6.1.1 Gi i thi u cách tính Ch s Ch t l ớ ệ ỉ ố ấ ượ ng Không khí 136

6.1.2 Quy trình tính toán Ch s Ch t l ỉ ố ấ ượ ng Không khí 138

6.1.3 K t qu tính toán Ch s Ch t l ế ả ỉ ố ấ ượ ng Không khí 139

Trang 12

6.2 XÂY DỰNG TRANG WEB DỰ BÁO CLKK CHO KVNC 142

6.2.1 Các h p ph n t o nên trang web ợ ầ ạ 143

6.2.2 Ch c n ng c a trang web ứ ă ủ 146

6.2.3 Quy trình xây d ng trang web ự 148

6.2.4 Gi i thi u k t qu xây d ng trang web ớ ệ ế ả ự 149

6.2.5 ánh giá s l Đ ơ ượ c trang web 164

CHƯƠNG VII 166

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 166

TÀI LIỆU THAM KHẢO 170

PHỤ LỤC A 180

GIÁ TRỊ ÁP SUẤT VÀ CHIỀU CAO CỦA 29 LỚP SIGMA 180

CỦA CÁC MÔ HÌNH MM5 VÀ CMAQ 180

PHỤ LỤC B 181

THÔNG TIN CHI TIẾT DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH 181

B.1 DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH CỦA MÔ HÌNH MM5 181

B.2 DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH CỦA MÔ HÌNH WRF 182

PHỤ LỤC C 183

CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC 183

MÔ HÌNH KT VÀ MÔ HÌNH CLKK 183

C.1 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC MÔ HÌNH KT 183

C.2 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC MÔ HÌNH CLKK 184

PHỤ LỤC D 186

CÁC HỆ SỐ CỦA CƠ CHẾ CBM-IV ĐƯỢC DÙNG TRONG MÔ HÌNH CLKK CMAQ 186

PHỤ LỤC E 188

CÁC HỆ SỐ CỦA CƠ CHẾ MELCHIOR ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH CLKK CHIMERE 188

PHỤ LỤC F 190

TOÀN VĂN QUYẾT ĐỊNH 878/QĐ-TCMT CỦA TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG VIỆT NAM VỀ CÁCH TÍNH CHỈ SỐ AQI [11] 190

TỔNG CỤC TRƯỞNG TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG 190

Trang 13

PHỤ LỤC G 192 TOÀN VĂN SỔ TAY HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN 192 CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ (AQI) [12] 192 QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH QCVN 05:2009/BTNMT [1] 199

Trang 14

DANH MỤC BẢNG

TÓM TẮT ii

ABSTRACT iii

MỤC LỤC v

CHƯƠNG I 1

CHƯƠNG II 8

Trang 15

CHƯƠNG III 48

CHƯƠNG IV 64

Trang 16

4.2.4 K t qu ch y mô ph ng các mô hình CLKK ế ả ạ ỏ 94

4.2.5 So sánh k t qu n ng đ O3 v i d li u quan tr c ế ả ồ ộ ớ ữ ệ ắ 103

4.2.6 Hi u ch nh các mô hình CLKK và x lý k t qu ệ ỉ ử ế ả 111

CHƯƠNG V 113

KẾT QUẢ CHẠY DỰ BÁO CÁC HỆ THỐNG 113

5.1.1 Mi n tính và th i đo n ch y d báo c a các mô hình KT ề ờ ạ ạ ự ủ 113

5.1.3 Quy trình ch y d báo các mô hình KT ạ ự 115

5.1.4 K t qu ch y d báo các mô hình KT ế ả ạ ự 116

5.2.1 Mi n tính và th i đo n ch y d báo c a các mô hình CLKK ề ờ ạ ạ ự ủ 123

5.2.3 Quy trình ch y d báo các mô hình CLKK ạ ự 125

5.2.4 K t qu ch y d báo các mô hình CLKK ế ả ạ ự 126

CHƯƠNG VI 136

TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ TỪ KẾT 136

QUẢ DỰ BÁO VÀ XÂY DỰNG TRANG WEB DỰ 136

BÁO CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ CHO 136

KHU VỰC NGHIÊN CỨU 136

6.1.1 Gi i thi u cách tính Ch s Ch t l ớ ệ ỉ ố ấ ượ ng Không khí 136

6.1.2 Quy trình tính toán Ch s Ch t l ỉ ố ấ ượ ng Không khí 138

6.1.3 K t qu tính toán Ch s Ch t l ế ả ỉ ố ấ ượ ng Không khí 139

Trang 17

6.2.1 Các h p ph n t o nên trang web ợ ầ ạ 143

6.2.2 Ch c n ng c a trang web ứ ă ủ 146

6.2.3 Quy trình xây d ng trang web ự 148

6.2.4 Gi i thi u k t qu xây d ng trang web ớ ệ ế ả ự 149

6.2.5 ánh giá s l Đ ơ ượ c trang web 164

CHƯƠNG VII 166

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 166

TÀI LIỆU THAM KHẢO 170

PHỤ LỤC A 180

GIÁ TRỊ ÁP SUẤT VÀ CHIỀU CAO CỦA 29 LỚP SIGMA 180

PHỤ LỤC B 181

THÔNG TIN CHI TIẾT DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH 181

B.1 DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH CỦA MÔ HÌNH MM5 181

B.2 DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH CỦA MÔ HÌNH WRF 182

PHỤ LỤC C 183

CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC 183

C.1 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC MÔ HÌNH KT 183

C.2 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC MÔ HÌNH CLKK 184

PHỤ LỤC D 186

CÁC HỆ SỐ CỦA CƠ CHẾ CBM-IV ĐƯỢC DÙNG TRONG MÔ HÌNH CLKK CMAQ 186

PHỤ LỤC E 188

CÁC HỆ SỐ CỦA CƠ CHẾ MELCHIOR ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH CLKK CHIMERE 188

PHỤ LỤC F 190

Trang 18

Trang 19

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

TÓM TẮT ii

ABSTRACT iii

MỤC LỤC v

CHƯƠNG I 1

CHƯƠNG II 8

Trang 20

CHƯƠNG III 48

CHƯƠNG IV 64

Trang 21

Bi u ể Đồ 4.1 Di n bi n nhi t đ không khí th i đo n 18/01/2006- ễ ế ệ ộ ờ ạ 21/01/2006 t i tr m TSH ạ ạ 71

Bi u ể Đồ 4.2 Di n bi n v n t c gió đ cao 10 m th i đo n ễ ế ậ ố ở ộ ờ ạ 18/01/2006-21/01/2006 t i tr m TSH ạ ạ 72

Bi u ể Đồ 4.3 H ướ ng gió đ cao 10 m th i đo n 18/01/2006- ở ộ ờ ạ 21/01/2006 t i tr m TSH ạ ạ 72

Trang 22

Bi u ể Đồ 4.21 Bi u đ t ể ồ ươ ng quan n ng đ O3 mô ph ng và quan ồ ộ ỏ

CHƯƠNG V 113 KẾT QUẢ CHẠY DỰ BÁO CÁC HỆ THỐNG 113

5.1.1 Mi n tính và th i đo n ch y d báo c a các mô hình KT ề ờ ạ ạ ự ủ 113 5.1.2 D li u đ u vào c a các mô hình KT ữ ệ ầ ủ 114 5.1.3 Quy trình ch y d báo các mô hình KT ạ ự 115 5.1.4 K t qu ch y d báo các mô hình KT ế ả ạ ự 116

Bi u ể Đồ 5.1 Di n bi n áp su t không khí th i đo n 24/02/2012- ễ ế ấ ờ ạ 27/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh ạ ị ố ồ 117

Bi u ể Đồ 5.2 Di n bi n nhi t đ không khí th i đo n 24/02/2012- ễ ế ệ ộ ờ ạ 27/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh ạ ị ố ồ 118

Trang 23

Bi u ể Đồ 5.3 Di n bi n nhi t đ m t đ t th i đo n 24/02/2012- ễ ế ệ ộ ặ ấ ờ ạ 27/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh ạ ị ố ồ 119

Bi u ể Đồ 5.4 Di n bi n v n t c gió đ cao 10 m th i đo n ễ ế ậ ố ở ộ ờ ạ 24/02/2012-27/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh ạ ị ố ồ 120

Bi u ể Đồ 5.5 Di n bi n h ễ ế ướ ng gió đ cao 10 m th i đo n ở ộ ờ ạ 24/02/2012-27/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh ạ ị ố ồ 121

5.2.1 Mi n tính và th i đo n ch y d báo c a các mô hình CLKK ề ờ ạ ạ ự ủ 123 5.2.2 D li u đ u vào c a các mô hình CLKK ữ ệ ầ ủ 124 5.2.3 Quy trình ch y d báo các mô hình CLKK ạ ự 125 5.2.4 K t qu ch y d báo các mô hình CLKK ế ả ạ ự 126

Bi u ể Đồ 5.6 Di n bi n n ng đ CO th i đo n 24/02/2012- ễ ế ồ ộ ờ ạ 27/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh ạ ị ố ồ 127

Bi u ể Đồ 5.7 Di n bi n n ng đ NO th i đo n 24/02/2012- ễ ế ồ ộ ờ ạ 27/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh ạ ị ố ồ 128

Bi u ể Đồ 5.8 Di n bi n n ng đ NO2 th i đo n 24/02/2012- ễ ế ồ ộ ờ ạ 27/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh ạ ị ố ồ 130

Bi u ể Đồ 5.9 Di n bi n n ng đ O3 th i đo n 24/02/2012- ễ ế ồ ộ ờ ạ 27/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh ạ ị ố ồ 131

Bi u ể Đồ 5.10 Di n bi n n ng đ SO2 th i đo n 24/02/2012- ễ ế ồ ộ ờ ạ 27/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh ạ ị ố ồ 132

CHƯƠNG VI 136 TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ TỪ KẾT 136 QUẢ DỰ BÁO VÀ XÂY DỰNG TRANG WEB DỰ 136 BÁO CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ CHO 136 KHU VỰC NGHIÊN CỨU 136

6.1.1 Gi i thi u cách tính Ch s Ch t l ớ ệ ỉ ố ấ ượ ng Không khí 136 6.1.2 Quy trình tính toán Ch s Ch t l ỉ ố ấ ượ ng Không khí 138 6.1.3 K t qu tính toán Ch s Ch t l ế ả ỉ ố ấ ượ ng Không khí 139

Bi u ể Đồ 6.1 Di n bi n giá tr AQI th i đo n 24/02/2012- ễ ế ị ờ ạ 26/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh (ph ạ ị ố ồ ươ ng pháp giá tr c c đ i) ị ự ạ 139

Trang 24

Bi u ể Đồ 6.2 Di n bi n giá tr AQI th i đo n 24/02/2012- ễ ế ị ờ ạ 27/02/2012 t i v trí UBND thành ph H Chí Minh (ph ạ ị ố ồ ươ ng pháp

c n t ng bình ph ă ổ ươ ng) 141

6.2.1 Các h p ph n t o nên trang web ợ ầ ạ 143 6.2.2 Ch c n ng c a trang web ứ ă ủ 146 6.2.3 Quy trình xây d ng trang web ự 148 6.2.4 Gi i thi u k t qu xây d ng trang web ớ ệ ế ả ự 149 6.2.5 ánh giá s l Đ ơ ượ c trang web 164

CHƯƠNG VII 166 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 166 TÀI LIỆU THAM KHẢO 170 PHỤ LỤC A 180 GIÁ TRỊ ÁP SUẤT VÀ CHIỀU CAO CỦA 29 LỚP SIGMA 180 CỦA CÁC MÔ HÌNH MM5 VÀ CMAQ 180 PHỤ LỤC B 181 THÔNG TIN CHI TIẾT DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH 181 CỦA CÁC MÔ HÌNH MM5 VÀ CMAQ 181

B.1 DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH CỦA MÔ HÌNH MM5 181 B.2 DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH CỦA MÔ HÌNH WRF 182

PHỤ LỤC C 183 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC 183

C.1 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC MÔ HÌNH KT 183 C.2 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC MÔ HÌNH CLKK 184

PHỤ LỤC D 186 CÁC HỆ SỐ CỦA CƠ CHẾ CBM-IV ĐƯỢC DÙNG TRONG MÔ HÌNH CLKK CMAQ 186 PHỤ LỤC E 188 CÁC HỆ SỐ CỦA CƠ CHẾ MELCHIOR ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH CLKK CHIMERE 188 PHỤ LỤC F 190

Trang 25

Trang 26

DANH MỤC HÌNH ẢNH

LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC BIỂU ĐỒ xv DANH MỤC HÌNH ẢNH xxii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xxvii CHƯƠNG I 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1

1.4.1 Đố ượ i t ng nghiên c u ứ 3 1.4.2 Khu v c nghiên c u ự ứ 4 1.6.1 Ý ngh a khoa h c ĩ ọ 5 1.6.2 Ý ngh a th c ti n ĩ ự ễ 6

CHƯƠNG II 8 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 8

2.1.1 Khái ni m ô nhi m môi tr ệ ễ ườ ng không khí 8 2.1.2 Ngu n gây ô nhi m môi tr ồ ễ ườ ng không khí 9 2.1.3 Phân lo i các ch t gây ô nhi m môi tr ạ ấ ễ ườ ng không khí 11 2.1.4 Gi i thi u s l ớ ệ ơ ượ c n m ch t s kh o sát ă ấ ẽ ả 12 2.2.1 Ch s AQI theo U.S EPA ỉ ố 19 2.2.2 Ch s AQI c a Quy t đ nh 878/Q -TCMT ỉ ố ủ ế ị Đ 23 2.3.1 Khái ni m v mô hình khí t ệ ề ượ ng 26 2.3.2 L ướ i tính mô hình khí t ượ ng 27 2.3.3 Các ph ươ ng trình chuy n đ ng trong mô hình khí t ể ộ ượ ng 27 2.3.4 Ph ươ ng pháp tính c a mô hình khí t ủ ượ ng 28 2.3.5 D li u đ u vào mô hình khí t ữ ệ ầ ượ ng 29

Trang 27

2.3.6 Mô hình PSU/NCAR mesoscale model 5 (MM5) 29 2.3.7 Mô hình Weather Research and Forecasting (WRF) 30 2.4.1 Gi i thi u v mô hình ch t l ớ ệ ề ấ ượ ng không khí 31 2.4.2 Mô hình quang hóa 32 2.4.3 L ướ i tính mô hình quang hóa 42 2.4.4 C ch ph n ng c a mô hình quang hóa ơ ế ả ứ ủ 42 2.4.5 D li u đ u vào c a mô hình quang hóa ữ ệ ầ ủ 45 2.4.6 Mô hình Community Multiscale Air Quality Model (CMAQ) 45 2.4.7 Mô hình Chemistry-transport Multiscale Model (CHIMERE) 46

CHƯƠNG III 48 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48

3.1.1 Tình hình nghiên c u trên th gi i ứ ế ớ 48 3.1.2 Tình hình nghiên c u t i Vi t Nam ứ ạ ệ 52 3.3.1 Ph ươ ng pháp kh o sát th c đ a và thu th p d li u ả ự ị ậ ữ ệ 56 3.3.2 Ph ươ ng pháp t ng h p và phân tích d li u ổ ợ ữ ệ 56 3.3.3 Ph ươ ng pháp th ng kê và x lý s li u ố ử ố ệ 56 3.3.4 Ph ươ ng pháp mô hình hóa 57 3.3.5 Ph ươ ng pháp ng d ng GIS ứ ụ 57 3.3.6 Ph ươ ng pháp xây d ng trang web đ bi u di n k t qu d báo ự ể ể ễ ế ả ự 58 3.3.7 Ph ươ ng pháp tham kh o ý ki n chuyên gia ả ế 58 3.4.1 Nhóm ph n m m th ng kê – tính toán – x lý s li u ầ ề ố ử ố ệ 58 3.4.2 Nhóm ph n m m so n th o và x lý v n b n ầ ề ạ ả ử ă ả 59 3.4.3 Nhóm ph n m m mô hình hóa KT ầ ề 60 3.4.4 Nhóm ph n m m mô hình hóa CLKK ầ ề 60 3.4.5 Nhóm ph n m m H th ng Thông tin a lý (GIS) ầ ề ệ ố Đị 62 3.4.6 Nhóm ph n m m thi t k và l p trình web ầ ề ế ế ậ 62

CHƯƠNG IV 64 KẾT QUẢ CHẠY MÔ PHỎNG CÁC HỆ THỐNG 64

4.1.1 Mi n tính và th i đo n ch y mô ph ng c a các mô hình KT ề ờ ạ ạ ỏ ủ 64 4.1.2 D li u đ u vào c a các mô hình KT ữ ệ ầ ủ 66 4.1.3 Quy trình ch y mô ph ng các mô hình KT ạ ỏ 69

Trang 28

4.1.4 K t qu ch y mô ph ng các mô hình KT ế ả ạ ỏ 70 4.1.5 So sánh k t qu v i d li u quan tr c ế ả ớ ữ ệ ắ 84 4.1.6 Hi u ch nh các mô hình KT và x lý k t qu ệ ỉ ử ế ả 87

4.2.1 Mi n tính và các th i đo n ch y mô ph ng c a các mô hình CLKK ề ờ ạ ạ ỏ ủ 88 4.2.2 D li u đ u vào c a các mô hình CLKK ữ ệ ầ ủ 89 4.2.3 Quy trình ch y các mô hình CLKK ạ 93 4.2.4 K t qu ch y mô ph ng các mô hình CLKK ế ả ạ ỏ 94 4.2.5 So sánh k t qu n ng đ O3 v i d li u quan tr c ế ả ồ ộ ớ ữ ệ ắ 103 4.2.6 Hi u ch nh các mô hình CLKK và x lý k t qu ệ ỉ ử ế ả 111

CHƯƠNG V 113 KẾT QUẢ CHẠY DỰ BÁO CÁC HỆ THỐNG 113

5.1.1 Mi n tính và th i đo n ch y d báo c a các mô hình KT ề ờ ạ ạ ự ủ 113 5.1.2 D li u đ u vào c a các mô hình KT ữ ệ ầ ủ 114 5.1.3 Quy trình ch y d báo các mô hình KT ạ ự 115 5.1.4 K t qu ch y d báo các mô hình KT ế ả ạ ự 116

5.2.1 Mi n tính và th i đo n ch y d báo c a các mô hình CLKK ề ờ ạ ạ ự ủ 123 5.2.2 D li u đ u vào c a các mô hình CLKK ữ ệ ầ ủ 124 5.2.3 Quy trình ch y d báo các mô hình CLKK ạ ự 125 5.2.4 K t qu ch y d báo các mô hình CLKK ế ả ạ ự 126

CHƯƠNG VI 136 TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ TỪ KẾT 136 QUẢ DỰ BÁO VÀ XÂY DỰNG TRANG WEB DỰ 136 BÁO CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHÍ CHO 136 KHU VỰC NGHIÊN CỨU 136

6.1.1 Gi i thi u cách tính Ch s Ch t l ớ ệ ỉ ố ấ ượ ng Không khí 136 6.1.2 Quy trình tính toán Ch s Ch t l ỉ ố ấ ượ ng Không khí 138 6.1.3 K t qu tính toán Ch s Ch t l ế ả ỉ ố ấ ượ ng Không khí 139

Trang 29

6.2.1 Các h p ph n t o nên trang web ợ ầ ạ 143 6.2.2 Ch c n ng c a trang web ứ ă ủ 146 6.2.3 Quy trình xây d ng trang web ự 148 6.2.4 Gi i thi u k t qu xây d ng trang web ớ ệ ế ả ự 149 6.2.5 ánh giá s l Đ ơ ượ c trang web 164

CHƯƠNG VII 166 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 166 TÀI LIỆU THAM KHẢO 170 PHỤ LỤC A 180 GIÁ TRỊ ÁP SUẤT VÀ CHIỀU CAO CỦA 29 LỚP SIGMA 180 CỦA CÁC MÔ HÌNH MM5 VÀ CMAQ 180 PHỤ LỤC B 181 THÔNG TIN CHI TIẾT DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH 181 CỦA CÁC MÔ HÌNH MM5 VÀ CMAQ 181

B.1 DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH CỦA MÔ HÌNH MM5 181 B.2 DỮ LIỆU BỀ MẶT ĐỊA HÌNH CỦA MÔ HÌNH WRF 182

PHỤ LỤC C 183 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC 183

C.1 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC MÔ HÌNH KT 183 C.2 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA CÁC MÔ HÌNH CLKK 184

PHỤ LỤC D 186 CÁC HỆ SỐ CỦA CƠ CHẾ CBM-IV ĐƯỢC DÙNG TRONG MÔ HÌNH CLKK CMAQ 186 PHỤ LỤC E 188 CÁC HỆ SỐ CỦA CƠ CHẾ MELCHIOR ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH CLKK CHIMERE 188 PHỤ LỤC F 190 TOÀN VĂN QUYẾT ĐỊNH 878/QĐ-TCMT CỦA TỔNG CỤC MÔI TRƯỜNG VIỆT NAM VỀ CÁCH TÍNH CHỈ SỐ AQI [11] 190

Trang 30

Trang 31

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

3D Three dimension – Ba chiều

AFWA Air Force Weather Agency – Cơ quan Thời tiết Không quân Hoa Kỳ

AMFIC Air Quality Monitoring and Forecasting in China – Dự án Quan trắc và

Dự báo Chất lượng Không khí tại Trung Quốc

ANN Artificial Neural Network – Mạng Neural Nhân tạo

API Application Programming Interface – Giao diện Lập trình Ứng dụng

AQI Air Quality Index – Chỉ số Chất lượng Không khí

BSC Barcelona Supercomputing Center – Trung tâm Siêu tính toán Barcelona

CAA Clean Air Act – Đạo luật Không khí Sạch của Hoa Kỳ

CAMx Comprehensive Air Quality Model with Extensions – Mô hình Chất lượng Không khí Toàn diện với Phần mở rộng

CART Classification and Regression Tree – Cây Phân loại và Hồi quy

CENRE Center for Environmental Research – Trung tâm Nghiên cứu Môi trường, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường

CGIAR Consultative Group for International Agricultural Research – Nhóm Tư vấn Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế

CHIMERE Chemistry-transport Multiscale Model – Mô hình Vận chuyển Hóa chất

Đa quy mô

Trang 32

CBM-IV Carbon Bond Mechanism version IV – Cơ chế Liên kết Carbon phiên bản IV, cơ chế quang hóa của mô hình CMAQ 4.5.

CGRER Center for Global and Regional Environmental Research – Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Khu vực và Toàn cầu

CITEAIR Common Information to European Air – Dự án Thông tin Chất lượng Không khí Cộng đồng châu Âu

CISL Computational Information Systems Laboratory – Phòng thí nghiệm Các hệ thống Tính toán và Thông tin

CSDL Cơ sở dữ liệu

CSI Consortium for Spatial Information – Công ty Thông tin Không gian

CSS Cascading Style Sheet – Tập tin Định kiểu Theo tầng

Defra Department for Environment, Food and Rural Affairs – Sở Môi trường, Thực phẩm và Các vấn đề Nông thôn Vương quốc Anh

DEM Digital Elevation Model – Mô hình Độ cao Số

EC European Commission – Ủy ban châu Âu

EEA European Environment Agency – Cơ quan Môi trường châu Âu

FAA Federal Aviation Administration – Cục Hàng không Liên bang Hoa Kỳ

FNL Final – Cuối cùng

F.O Fuel Oil – Dầu nhiên liệu

FSL Forecast Systems Laboratory – Phòng thí nghiệm Các hệ thống Dự báo

FVM Meteorological Finite Volume Model – Mô hình Khí tượng Thể tích Hữu hạn

GAM Generalized Additive Model – Mô hình Bổ sung Tổng quát

GDAS Global Data Assimilation System – Hệ thống Đồng hóa Dữ liệu Toàn cầu

GEIA Global Emissions Inventory Activity – Trung tâm Hoạt động Kiểm kê Phát thải Toàn cầu

GFS Global Forecast System – Hệ thống Dự báo Toàn cầu

GIS Geographic Information System – Hệ thống Thông tin Địa lý

GLCF Global Land Cover Facility – Cơ sở dữ liệu Lớp phủ Địa hình Toàn cầu

GPS Global Positioning System – Hệ thống Định vị Toàn cầu

Trang 33

HEPA Ho Chi Minh City Environmental Protection Agency – Chi cục Bảo vệ môi trường thành phố Hồ Chí Minh.

HTML HyperText Markup Language – Ngôn ngữ Đánh dấu Siêu văn bản

INERIS French National Institute for Industrial Environment and Risks – Viện Môi trường và Rủi ro Công nghiệp Quốc gia Pháp

IOA Index of Agreement – Chỉ số thỏa thuận

IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change – Ủy ban Liên chính phủ

về Biến đổi Khí hậu

IPSL Institute Pierre Simon Laplace – Học viện Pierre-Simon Laplace

KVNC Khu vực nghiên cứu

LISA Inter-University Laboratory of Atmospheric Systems – Phòng thí nghiệm Liên trường đại học về Các hệ thống Khí quyển

LMD Laboratory of Dynamic Meteorology – Phòng thí nghiệm Động lực Khí tượng

MAGE Mean Absolute Gross Error – Sai số tuyệt đối trung bình

MB Mean Bias – Độ lệch trung bình

MELCHIOR Cơ chế quang hóa của mô hình CHIMERE

MNBE Mean Normalized Bias Error – Sai số hệ thống trung bình chuẩn hóa

MNGE Mean Normalized Gross Error – Sai số tuyệt đối trung bình chuẩn hóa

Trang 34

NCDC National Climatic Data Center – Trung tâm Dữ liệu Khí hậu Quốc gia Hoa Kỳ.

NCEP National Centers for Environmental Prediction – Các trung tâm Dự báo Môi trường

NOAA National Oceanic and Atmosphere Administration – Cục Đại dương và Khí quyển Quốc gia Hoa Kỳ

N.O.M.A.D.S National Model Archive and Distribution System – Hệ thống Lưu trữ và Phân phối Kết quả Mô hình Quốc gia

NRC National Research Council – Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia (Hoa Kỳ)

PHP Hypertext Preprocessor – Ngôn ngữ Tiền xử lý Siêu văn bản

PM Particulate Matter – Vật chất dạng hạt (bụi)

PM 2.5 Particulate Matter 2.5 µm or less – Vật chất dạng hạt (bụi) nhỏ hơn hay bằng 2,5 µm

PM 10 Particulate Matter 10 µm or less – Vật chất dạng hạt (bụi) nhỏ hơn hay bằng 10 µm

PMSL Pressure at Mean Sea Level - Khí áp mực nước biển trung bình

ppb Part per billion – Một phần tỷ

ppbv Part per billion by volume – Một phần tỷ theo thể tích

ppm Part per million – Một phần triệu

PSU Pennsylvania State University – Đại học Bang Pennsylvania

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

RH Relative Humidity – Độ ẩm tương đối

RMSE Root Mean Square Error – Sai số Căn Trung bình Bình phương

SQL Structured Query Language – Ngôn ngữ Truy vấn Mang tính cấu trúc

SRTM Shuttle Radar Topography Mission – Dự án Thu thập Dữ liệu bề mặt bằng Radar Tàu con thoi

SST Sea Surface Temperature – Nhiệt độ bề mặt biển

TAPOM Transport and Air Pollution Model – Mô hình Vận chuyển và Ô nhiễm Không khí

TCEQ Texas Commission on Environmental Quality – Ủy ban về Chất lượng Môi trường Texas

Trang 35

TSP Total Suspended Particulate – Tổng lượng bụi lơ lửng.

TV Television – Máy truyền hình

UBND Ủy ban nhân dân

UCAR University Corporation for Atmospheric Research – Liên doanh Trường đại học Nghiên cứu về Khí quyển

UPA Unpaired Peak Prediction Accuracy – Độ chính xác Cực đại Không theo cặp của Quá trình dự báo

USA United States of America – Hợp Chủng Quốc Hoa Kỳ

USGS United States Geological Survey – Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ

U.S EPA United States Environmental Protection Agency – Cơ quan Bảo vệ Môi trường Liên bang Hoa Kỳ

UTC Coordinated Universal Time – Giờ Phối hợp Quốc tế

VOC Volatile Organic Compound – Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi

WGS World Geodetic System – Hệ thống Trắc địa Thế giới

WHO World Health Organization – Tổ chức Y tế Thế giới

WRF3 Weather Research and Forecasting Model 3 – Mô hình Nghiên cứu và

Dự báo Thời tiết Thế hệ 3

Trang 36

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

Để mở đầu cho quyển luận văn, trong Chương 1, tác giả sẽ đi vào giới thiệu sáu vấn đề cơ bản của đề tài này: lý do thực hiện đề tài, phạm vi nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, nội dung nghiên cứu, ý nghĩa và tính mới của đề tài

1.1 LÝ DO THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Vùng Đông Nam Bộ (ĐNB) là một trong hai tiểu vùng của miền Nam Việt Nam, bao gồm sáu đơn vị hành chính: một thành phố trực thuộc trung ương và năm tỉnh (Tổng cục Thống kê Việt Nam, 2010) [90] Với điều kiện khí hậu ôn hòa quanh năm và vị trí địa lý thuận lợi, vùng này có một lợi thế rất lớn trong việc phát triển kinh tế – xã hội Trong nhiều năm liền, vùng ĐNB luôn được đánh giá là vùng kinh

tế phát triển ổn định và năng động, dẫn đầu cả nước về giá trị sản xuất công nghiệp, kim ngạch xuất khẩu và đầu tư nước ngoài Đây cũng là vùng có quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa diễn ra hết sức mạnh mẽ và nhanh chóng Bên cạnh những tác động tích cực, quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa cũng đã kéo theo những tác động tiêu cực gây nên những ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống người dân trong vùng, tiêu biểu trong số những tác động tiêu cực đó chính là hai vấn đề môi trường sau: sự cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, sự suy giảm chất lượng môi trường (không khí, nước, đất) Những tác động tiêu cực này không còn nằm ở mức độ dự báo, phỏng đoán mà đã ngày càng thể hiện một cách rõ nét trong đời sống, đó là các tai biến môi trường diễn ra ngày càng thường xuyên, sự ô nhiễm nguồn nước tại các dòng sông chính, sự ô nhiễm môi trường không khí nghiêm trọng tại các đô thị và sức khỏe người dân trong vùng có dấu hiệu giảm sút rõ rệt Đây chính là những thách thức lớn mà những người làm công tác quản lý môi trường vùng ĐNB cần phải giải quyết

Trong những vấn đề môi trường mà khu vực ĐNB đang phải đối mặt, sự ô nhiễm môi trường không khí chính là vấn đề môi trường có tính chất nghiêm trọng

Trang 37

nhất Chất lượng không khí (CLKK) là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của từng người dân, do đó vấn đề này cần phải được quan tâm đúng mức Các số liệu quan trắc CLKK được thu thập trong những năm gần đây cho thấy CLKK tại vùng ĐNB có sự giảm sút rõ rệt Ngoài ra, các báo cáo y tế cũng cho thấy số lượng bệnh nhân mắc các bệnh về đường hô hấp tại vùng này cũng có sự gia tăng đáng kể trong những năm gần đây (khoảng 1.000-2.000 bệnh nhân/ngày) [43] Tình trạng này buộc các nhà hoạch định chính sách và quản lý môi trường tại đây phải đưa ra được những chiến lược và chính sách phù hợp nhằm cải thiện CLKK khu vực, góp phần nâng cao chất lượng đời sống người dân Cơ sở đầu tiên cho công việc này chính là phải xây dựng được một bộ dữ liệu mô phỏng và dự báo CLKK phù hợp và đáng tin cậy cho vùng ĐNB Lý do để tác giả thực hiện đề tài này chính là để giải quyết công việc nói trên, tức là tạo ra một bộ dữ liệu mô phỏng và dự báo CLKK phù hợp

và đáng tin cậy cho khu vực ĐNB

Nhiệm vụ chính của đề tài này chính là việc áp dụng công cụ mô hình hóa CLKK – cụ thể là mô hình quang hóa – để mô phỏng, dự báo nồng độ các chất gây

ô nhiễm và tính toán Chỉ số CLKK tại vùng ĐNB Ngoài nhiệm vụ chính nói trên, qua đề tài này, tác giả còn mong muốn xây dựng được một trang web dự báo CLKK

để thông tin diễn biến CLKK cho vùng ĐNB, giúp người dân vùng này chủ động phòng tránh tác động của sự ô nhiễm môi trường không khí đến sức khỏe bản thân

1.2 TÊN ĐỀ TÀI

Nghiên cứu ứng dụng mô hình chất lượng không khí 3D để dự báo chất lượng không khí vùng Đông Nam Bộ và thử nghiệm biểu diễn kết quả trên web.

1.3 MỤC ĐÍCH VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài này được tác giả thực hiện với hai mục đích chính:

- Xây dựng quy trình dự báo diễn biến CLKK tại vùng ĐNB

Trang 38

- Xây dựng một phương tiện truyền thông môi trường – cụ thể là một trang web dự báo CLKK – cho vùng ĐNB.

Từ hai mục đích chính đã nêu ở trên, tác giả sẽ triển khai đề tài theo hướng giải quyết ba mục tiêu cụ thể sau:

- Thứ nhất, xác định khả năng ứng dụng các hệ thống mô hình KT-CLKK (khí tượng-chất lượng không khí) 3D vào việc dự báo CLKK tại vùng ĐNB, cụ thể là bốn mô hình sau đây: MM5-CMAQ, WRF-CMAQ, MM5-CHIMERE, WRF-CHIMERE

- Thứ hai, so sánh sự khác biệt của bốn mô hình: MM5-CMAQ, WRF-CMAQ, MM5-CHIMERE, WRF-CHIMERE trong quá trình mô hình hóa CLKK tại vùng ĐNB

- Thứ ba, xác định khả năng ứng dụng công nghệ web để thử nghiệm việc biểu diễn các kết quả thu được từ quá trình mô hình hóa CLKK

1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

Đề tài này có năm đối tượng nghiên cứu chính sau đây:

- Các thông số cơ bản phản ánh CLKK tại khu vực nghiên cứu (KVNC), cụ thể là giá trị nồng độ của năm chất gây ô nhiễm chính (CO, NO, NO2, O3,

SO2) và Chỉ số Chất lượng Không khí (viết tắt là AQI)

- Diễn biến chính của CLKK tại KVNC dựa trên các thông số cơ bản phản ánh CLKK đã nêu ở trên

- Khả năng ứng dụng các hệ thống mô hình KT-CLKK 3D vào công tác dự báo CLKK tại KVNC

- Sự khác biệt trong kết quả dự báo của bốn mô hình: MM5-CMAQ, CMAQ, MM5-CHIMERE, WRF-CHIMERE trong quá trình mô hình hóa CLKK tại KVNC

Trang 39

WRF Khả năng biểu diễn kết quả dự báo CLKK tại KVNC dựa trên công nghệ web, cụ thể là xây dựng trang web “Dự báo Chất lượng không khí vùng Đông Nam Bộ”.

1.4.2 Khu vực nghiên cứu

KVNC của đề tài này là vùng ĐNB của Việt Nam, có giới hạn tọa độ địa lý phần đất liền như sau (hệ quy chiếu Latitude-Longitude, datum WGS 1984, EPSG:4326) [50]:

- Tọa độ điểm cực bắc: φ = 12°17'51,18"N, λ = 107°12'07,50"E

- Tọa độ điểm cực nam: φ = 10°19'19,84"N, λ = 107°04'59,42"E

- Tọa độ điểm cực tây: φ = 11°37'06,60"N, λ = 105°48'35,49"E

- Tọa độ điểm cực đông: φ = 10°35'38,36"N, λ = 107°34'56,06"E

Khu vực này bao gồm năm tỉnh và một thành phố (Tổng cục Thống kê Việt Nam, 2010): thành phố Hồ Chí Minh, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, tỉnh Bình Dương, tỉnh Bình Phước, tỉnh Đồng Nai, tỉnh Tây Ninh [90]

Hình 1.1 Sơ đồ khu vực nghiên cứu [50]

(Nguồn: vẽ lại từ WebGIS Bản đồ hành chính, trang web Cổng Thông tin điện tử Chính phủ Việt

Nam, 2012, http://gis.chinhphu.vn/)

Trang 40

1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Tác giả chia toàn bộ quá trình nghiên cứu thành tám nội dung nghiên cứu chính sau:

- Nội dung 1: thu thập và tổng hợp dữ liệu quan trắc về KT, CLKK của

KVNC

- Nội dung 2: thu thập và tổng hợp dữ liệu KT và dữ liệu phát thải làm dữ liệu

đầu vào cho các mô hình KT và CLKK

- Nội dung 3: cài đặt và vận hành các mô hình KT và mô hình CLKK để tính

toán các yếu tố KT và nồng độ các chất gây ô nhiễm tại KVNC

- Nội dung 4: hiệu chỉnh các mô hình KT và các mô hình CLKK, xử lý dữ liệu

đầu ra, xuất kết quả tính toán từ các mô hình trên

- Nội dung 5: so sánh và nhận xét kết quả tính toán từ các mô hình KT và các

mô hình CLKK

- Nội dung 6: tính giá trị AQI dựa vào các kết quả tính nồng độ các chất CO,

NO, NO2, O3, SO2 từ các mô hình CLKK

- Nội dung 7: sử dụng các công cụ GIS để biểu diễn kết quả các yếu tố KT,

nồng độ các chất gây ô nhiễm và giá trị AQI trên các bản đồ chuyên đề

- Nội dung 8: xây dựng trang web “Dự báo Chất lượng không khí vùng Đông

Nam Bộ” để biểu diễn kết quả dự báo CLKK từ các mô hình CLKK

1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

1.6.1 Ý nghĩa khoa học

Xét về mặt khoa học, đề tài này có hai ý nghĩa khoa học chính:

- Đề tài này sẽ làm cơ sở phương pháp luận, định hướng cho những nghiên cứu sâu hơn về dự báo CLKK bằng các mô hình quang hóa tại KVNC cũng như ở những khu vực khác của Việt Nam

Định dạng
Số trang	238
Dung lượng	16,19 MB